智能配件爆发,蓝牙低功耗技术身价看涨

在蓝牙低功耗(Bluetooth Low Energy)技术标准的助力下，智慧配件(Appcessory)市场正加速起飞。继iOS与Windows作业系统后，Google Android 4.3版作业系统，也于日前正式开始原生支援蓝牙4.0标准的Smart Ready技术，此举不仅有助进一步扩大蓝牙在智慧型手机与平板装置的渗透率，更将激励相关配件制造商加速导入蓝牙Smart(即蓝牙低功耗)，为智慧配件发展挹注强劲动能。  
以往，在Android尚未宣布支援蓝牙Smart Ready并开放应用程式介面(API)之前，虽也有品牌厂推出搭载蓝牙4.0技术的智慧型手机，但由于整体数量仍旧有限，导致智慧配件制造商采用蓝牙低功耗的态度摇摆不定。如今Android 4.3版作业系统加入原生支援的行列后，将使蓝牙Smart Ready全面进驻手机、平板、个人电脑及数位电视等主控端产品，成为各种智慧配件最佳的连结中枢(Connected Hub)(图1)，进而大幅提升配件业者导入蓝牙低功耗的意愿。  


图1    蓝牙Smart Ready与蓝牙Smart技术的对应关系
智慧周边发展无可限量


图2    Nordic执行长Svenn-Tore Larsen强调，蓝牙低功耗将是智慧配件发展不可或缺的关键技术。
负责定义蓝牙低功耗规格的主要厂商Nordic半导体执行长Svenn-Tore Larsen(图2)表示，蓝牙低功耗是蓝牙4.0标准中极为重要的一项特色；而由于智慧型手机、平板装置与笔记型电脑皆已广泛支援蓝牙4.0功能，因此兼具低成本与配对容易的蓝牙低功耗技术，遂成为相关智慧配件开发商产品研发的首选方案。  

Larsen预期，2014年大多数智慧型手机与平板装置都将成为蓝牙Smart Ready装置，因而将吸引更多制造商开始利用蓝牙低功耗方案，开发可与手机或平板无线连结的智慧配件，产品涵盖家居应用、运动设备、玩具、消费性电子及医疗设备等领域，可望掀动蓝牙技术新一波成长浪潮。  

Larsen进一步援引市场研究机构的数据指出，至2020年，全球智慧型手机与平板装置的出货量预估将达到六十一亿具规模，而相关智慧配件的数量则将远超过此一数字，足见未来智慧配件商机成长的潜力十足。  


Nordic强推蓝牙低功耗
看好智慧配件对蓝牙低功耗晶片的需求前景，一向专精于超低功耗射频技术的Nordic半导体，推出新一代可支援多种短距离无线通讯协定的蓝牙低功耗系统单晶片(SoC)系列，期以更高整合度、更小尺寸及更容易开发的解决方案，协助智慧配件制造商加快产品上市时程。 

Nordic蓝牙低功耗SoC--nRF51产品系列，包括nRF51822、nRF51422及nRF51922三款产品，皆采用安谋国际(ARM)32位元Cortex-M0做为中央处理器，并具备创新的软硬体设计架构，因此不仅射频链路预算增加高达9.5dB，且处理能力较8位元方案提升达十倍以上，平均电流更比前一代nRF8000系列方案减少50%。 

另外，nRF51产品系列还具备与Nordic先前产品接脚及软体相容的特色，可让既有客户轻松升级，并提高软体的重用性，减轻产品开发负担。更值得一定的是，nRF51产品系列能提供3.5毫米×3.8毫米的晶圆级晶片尺寸(WLCSP)封装，特别适合电路板设计空间极为有限的可携式或穿戴式产品应用。 

据了解，nRF51822能支援专属2.4GHz射频及蓝牙低功耗双重协定；nRF51422系适合用来开发兼具专属2.4GHz射频及ANT+协定支援能力的应用；至于nRF51922则可同时支援ANT+及低功耗蓝牙技术，可满足各种智慧配件设计无线连结需求。 

Larsen透露，目前已有许多客户采用nRF51方案进行智慧配件设计，预计今年底开始相关产品即会陆续出笼；预估蓝牙低功耗产品占该公司营收比重将由2013年第三季的17.5%，进一步攀升至第四季的25%，并在2014年创下成长超过三倍的亮丽表现。 

蓝牙低功耗市场战火炽

事实上，除Nordic积极抢攻外，包括博通(Broadcom)、ROHM集团旗下的LAPIS、意法半导体(ST)、赛普拉斯(Cypress)，以及戴乐格(Dialog)等业者，也看好智慧配件成长商机，并竞相于今年推出蓝牙低功耗系统单晶片，让市场竞争战火急遽升温(表1)。 



图3    Nordic产品管理总监Thomas Embla Bonnerud强调，nRF51具备创新软硬体架构，为该公司拓展智慧配件市场的重要利器。


Nordic产品管理总监Thomas Embla Bonnerud(图3)表示，愈来愈多半导体厂已开始体认到蓝牙低功耗技术的发展潜力，其中不乏规模庞大、制度健全的重量级厂商，如意法半导体、博通等；此外，芯科实验室(Silicon Labs)、Quintic等业者亦挟射频技术专长积极切入，期在蓝牙低功耗领域抢占一席之地。 

据了解，Nordic、CSR与德州仪器(TI)由于较早推出产品，是目前蓝牙低功耗市场上主要晶片供应商。其中，CSR与德州仪器的SoC解决方案，分别以16位元和8051微控制器开发，而Nordic第一代nRF8000系列为蓝牙低功耗无线连结晶片，至2012年第二代nRF51系列，才采用安谋国际32位元Cortex-M0微控制器核心打造整合度更高的SoC。 

Bonnerud指出，Cortex-M0核心从睡眠状态至运作状态，仅需2.5微秒(μs)唤醒时间，启动速度较8位元方案快一百倍，因此不但处理能力提升达十倍，也大幅缩减功率消耗。另外，Cortex-M0完善的工具链及软体生态系统，亦可提供应用产品制造商更有效率的开发环境，是市场接受度相当高的微控制器架构。 

也因此，除CSR与德州仪器外，其他后进业者多半是采用Cortex-M0架构开发蓝牙低功耗SoC。较特别的是，博通虽也选择ARM架构核心，但系以效能等级更高的Cortex-M3做为发展基础。不过，市场人士大多认为，以现阶段智慧配件应用而言，Cortex-M0效能其实已绰绰有余，Cortex-M3等级的蓝牙低功耗方案，则较适合未来功能更复杂的智慧手表或智慧眼镜应用。 

面对愈来愈多半导体厂加入蓝牙低功耗市场战局，且当中部分业者行销及研发资源皆极为雄厚，营运规模相对较小的Nordic依旧信心满满。Bonnerud强调，Nordic自2003年即开始专注于超低功耗无线技术，至今已在无线滑鼠与键盘市场取得65%的主导地位；不仅如此，Nordic亦是蓝牙低功耗标准的主要贡献者，且为蓝牙技术联盟的核心成员，再加上nRF51超低功耗、高整合度等领先优势，该公司有信心能在强敌环伺中脱颖而出。 

Bonnerud进一步透露，未来2?3年，Nordic将继续戮力缩减蓝牙低功耗SoC的整体耗电量达50%以上，并增强6dB以上的链结预算及四倍处理器效能，同时精进协定堆叠(Protocol Stack)及韧体等软体解决方案，以持续提升产品及市场竞争力。 

显而易见，在三大行动装置作业系统相继支援后，蓝牙低功耗已成为智慧配件与智慧型行动装置连结的最佳选择，未来可望刺激更多创新配件应用的诞生，并为相关晶片供应商带来庞大市场商机；而晶片业者唯有能掌握客户需求，并达到小尺寸与超低功耗设计要求，方能在激烈竞争中赢得最大胜利。